Что такое воздухообмен и кратность воздухообмена. расчёт воздухообмена в помещениях

Введение

Основнымипоказателямивоздушно-тепловогокомфортапомещенийявляютсясоставичистотавоздуха (качествовоздуха) ипараметрымикроклимата, обеспечиваемыесистемамиотопления, вентиляцииикондиционированиявоздуха.

Качество воздуха в помещении зависит от многих факторов: качества наружного воздуха; наличия в помещении источников загрязнений, мощности и расположения этих источников; способа и конструкции системы вентиляции и кондиционирования воздуха, способов управления и качества эксплуатации этой системы и т.п.

Воздух в помещении не должен содержать загрязняющих веществ в концентрациях, опасных для здоровья человека или вызывающих дискомфорт. К подобным загрязнениям относятся: различные газы, пары, микроорганизмы, табачный дым и некоторые аэрозоли, например пыль. Загрязняющие вещества могут попадать в помещения вместе с наружным приточным воздухом, от источников загрязняющих веществ в помещении, в том числе продуктов жизнедеятельности людей, технологических процессов, мебели, ковров, строительных и декоративных материалов.

Действующие сегодня нормативы по качеству воздуха (СНиП 41-01-2003, отраслевые СНиП, ВСН и СН, документы государственного санитарно-эпидемиологического надзора РФ (см. )) содержат неполные, а иногда и противоречивые данные.

Имеется ряд зарубежных стандартов, европейских и американских, касающихся качества воздуха, в том числе стандарт ASHRAE (Американская ассоциация инженеров по отоплению, охлаждению, вентиляции и кондиционированию воздуха), разработанный в 1999 году (см. ).

При разработке настоящего стандарта использованы отечественные и зарубежные нормативы. В качестве прототипа использован стандарт ASHRAE 62-1999 «Ventilation for acceptable indoor air quality» как наиболее полный и отражающий результаты новейших исследований в области качества воздуха.

В настоящем стандарте предлагаются две методики расчета минимальных норм воздухообмена, достаточного для обеспечения в помещении воздуха допустимого качества:

методика на основе удельных норм воздухообмена, отечественным аналогом которой является расчет расхода приточного воздуха по нормируемой кратности и удельному расходу (приложение М СНиП 41-01-2003, отраслевые СНиП, ВСН и СН);

методика на основе расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ, отечественным аналогом которой является расчет расхода приточного воздуха по массе вредных веществ (приложение Л СНиП 41-01-2003).

В стандарте сделана попытка гармонизировать отечественные нормы и нормы стандарта ASHRAE 62-1 999.

Применение норм стандарта не ухудшает качество воздуха в помещениях и не противоречит действующим нормативным документам. Стандарт позволяет оптимизировать величину воздухообмена по наружному воздуху в помещениях в зависимости от конкретных условий применения.

В настоящем стандарте уточнены нормы минимального воздухообмена в помещениях жилых зданий в периоды, когда помещения не используются; нормы минимального воздухообмена в помещениях общественных зданий представлены в более удобной форме; приведены значения предельно допустимых концентраций (ПДК) радиоактивных газов (радон, торон); устранены неточности, присутствовавшие в первой редакции.

Стандарт предназначен для инженеров, проектирующих и эксплуатирующих системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

СТАНДАРТ АВОК

ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ. Нормывоздухообмена

RESIDENTIAL AND PUBLIC BUILDINGS. Air change rate

Датавведения — 2004-06-01

Нормативные документы и расчет воздухооборота

Кратность обмена воздуха в здании регулируется СТО, СНиПами и правилами ТБ, применимыми для конкретного предприятия. Требования к гигиене и санитарии в помещениях производства регулируются СанПиН 2.2.4.548-96.

Методические указания для расчета воздухооборота.

Обмен воздушными массами рассчитывается следующим образом:

где L- объем поступающего воздуха м³/ч; n- число, указывающее кратность воздушного обмена; S – площадь объекта, м²; H- высота объекта, м.

Естественные условия вентиляции увеличивают количественное число показателя кратности до 3-4 раз в час. С целью повышения этого параметра используют механическую вентиляцию.

Расчетные параметры вытяжной вентиляции помещений производства определяются по следующей формуле:

А=а+0,8z, B=b+0,8z

В случае наличия круглых откосов D=d+0,8z

где а×b – габариты источника выброса, d – диаметр. Ʋв – скорость перемещения воздуха там, где происходит его выделение; Ʋз – скорость всасывания в районе зонта; z – высота установки.

Цеха производства

Места рабочих в цехах часто попадают под воздействие тепловой энергии и вредных веществ. Нормы воздушного обмена для производственных цехов определены СНиП 41-01-2003.

Расчетные значения цеховой вентиляции вычисляются следующим образом:

где L- расход воздуха, м³; V- скорость воздушного потока в устройстве, м/с; S- площадь, определяемая проемом установленной вытяжки, м².

Значения воздухооборота в помещениях производства зависят от:

  1. площади и формы цеха;
  2. количества персонала;
  3. интенсивности физической нагрузки людей;
  4. технологии производства;
  5. тепловых потерь оборудования;
  6. повышенной влажности в цеху.

Выбросы пыли и вредных веществ

В зависимости от направленности работ, осуществляемых производственными цехами, вредные выбросы бывают в виде паров химических веществ, механической пыли, тепловых выбросов.

Вытяжные устройства могут иметь различную мощность и схему работы. В случае возникновения аварии и внезапного выброса повышенного количества отравляющих паров и газов в помещениях производства должна быть смонтирована дополнительная вентиляция с вытяжкой, обеспечивающая обмен, превышающий общую вентиляцию в десять раз.

Включение вентиляционного оборудования, установленного на случай аварии, должно производиться как снаружи, так и во внутренней части здания, и за небольшой промежуток времени уменьшать концентрацию ядовитых газов и удалять вредные отходы в виде пара на местах работы.

Вентиляция складских комплексов

Вентиляционное обеспечение складов обеспечивает сохранность, хранящейся там продукции от воздействия вредных факторов. В помещениях складских комплексов присутствуют выделения пыли, тепла. Если там хранятся опасные вещества могут присутствовать вредные выделения газа.

Нормы вентиляции для помещений, в которых располагаются склады регулируются СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Вытяжные конструкции монтируются в самых грязных местах складских зданий.

Показатель кратности воздухообмена определяется следующим образом:

где A(м³/ч)-воздушный объем, выделяемый в складском помещении в течение одного часа; V(м³ )- объем складского помещения

Считаем расход по выделениям тепла

Избытки тепла (кДж/ч), выводимые из складского помещения вычисляются по следующей формуле:

где Q_n- тепловая энергия, выделяемая в помещение от оборудования и работающих людей, кДж/ч.; Qотд. – выделение тепла в окружающую среду, кДж/ч.

При условии имеющихся теплоизбытков, расчет количественного параметра воздуха (в м³/ч), необходимых для удаления за 1 час, рассчитывается по формуле:

где С – теплоемкость воздушных масс, С=1, кДж/кг; ΔT – разница между температурными значениями поступающего и удаляемого воздуха, К; γпр – плотность приточного воздуха, γпр=1,29 кг/м³.

При наличии опасных газов или пыли расчет L производится отдельно для каждого случая.

Расчетная величина кратности по выделениям теплоты вычисляется следующим образом:

Избытки водяных паров

Воздушные массы, содержащие большую концентрацию водных паров, отрицательно воздействует на состояние человека. Показатель относительной влажности, обеспечивающий комфортное пребывание человека в помещении, составляет 40-60%.

Избытки водяных паров удаляют установкой дополнительных щелевых отсосов. Они способны удалять воздух, насыщенный водяными парами, в объеме 300-500 м³/ч.

Приточно-вытяжная вентиляция офиса

Канальная вентиляция системы приток-выдув используется для помещений до 600 кв. метров, так как производительность приточно-вытяжной вентиляции офиса составляет до 8 тыс. кубометров в час.

СНиП вентиляции офисных помещений требует воздухообмен:

  • приток 3,5 раза в час;
  • отток 2,8 раза в час.

Оборудование обычно прячется за подвесным потолком подсобного помещения. По офисам воздух раздается системой вентканалов, выходы которых скрываются за диффузорами или решетками.

Приток воздуха с улицы при приточной вентиляции офиса проводится на высоте от двух метров над поверхностью почвы. Воздух пропускается через систему очистки, при необходимости его температура понижается или повышается (электрическим или водяным нагревателем).

Для снижения потребляемой электроэнергии приточный воздух подогревается рекуператором. Он представляет собой теплообменник, в котором тепло от отработанного воздуха передается свежему. Рекуператоры для офисной вентиляции используются роторные и пластинчатые. Первые обладают КПД более 75%, работают при трескучих морозах. Но в процессе работы около 5% отработанного воздуха попадает обратно в помещение.

Пластинчатые рекуператоры недороги, КПД их не более 65%. Но они обледеневают, приходится обеспечивать их обогрев.

Все необходимое оборудование для обработки воздуха в приточно-вытяжной системе находится в одном сравнительно небольшом корпусе. Канальная вентиляция офисных помещений представляет собой комбинацию нескольких модулей.

Чтобы обеспечить необходимую температуру воздуха в офисном помещении, приточно-вытяжную вентиляцию дополняют кондиционерами. В зависимости от особенностей здания, это могут быть несколько сплит-систем или мультисплитов.

Вентиляция офиса

Канальный кондиционер

Вентиляция небольшого офисного здания может быть обеспечена канальным кондиционером. Кроме охлаждения и подогрева воздуха канальные системы подают в залы некоторое количество свежего воздуха с улицы. Для реализации этой функции канальный кондиционер оснащается дополнительным оборудованием подмешивающим воздух. То есть, оборудование и кондиционирует, и вентилирует офис согласно нормам.

Работает эта схема так:

Наружный воздух подается в камеру смешения, расположенную перед кондиционером, здесь он смешивается с отработанным воздухом. Смесь подается в кондиционер, очищается, доводится до необходимой температуры и направляется по вентканалам в кабинеты. Воздух отсюда перемещается в камеру смешения и далее по круговому циклу.

Корпус кондиционера прячут над фальшпотолком или в подсобном помещении.

Преимущество канальной схемы вентилирования офисных помещений в ее незаметности. Но она исключает возможность варьировать температуру воздуха в разных комнатах.

1 Понятие воздухообмена

Вентиляция закрытых помещений осуществляется посредством удаления части загрязнённой атмосферы и притока свежего воздуха. Замещение бывает полным или частичным, в зависимости от системы проветривания. Исчисляется оборот газовой среды в м3/час. Существует 3 основных вида воздухообмена:

  1. 1. Естественная вентиляция объектов происходит из-за разницы давлений и температур внутри и снаружи замкнутого пространства, проникновением атмосферных масс через неплотности дверей и окон, утечкой через специально обустроенные вытяжные каналы.
  2. 2. Принудительное проветривание используют для обеспечения эффективного воздухообмена вне зависимости от явлений природы. Давление или разряжение создаётся с помощью вентиляторов и дымососов.
  3. 3. Сочетание первых двух способов позволяет уменьшить стоимость воздухообмена посредством снижения затрат на электроэнергию. Называется такая система комбинированной.

Проектный расчет проветривания объекта сводится к определению потребности и способам обеспечения конкретных жилых или рабочих мест нужным количеством доброкачественного кислорода. Объём воздухообмена зависит от разных факторов: выделенное тепло, влажность, содержание вредных газов, пыли, кратность, санитарные нормы. Методика расчётов в каждом случае индивидуальная. Чаще используют два последних фактора.

Интенсивность оборачиваемости газовой среды — отношение количества поступающего или удаляемого воздуха за 1 час к рабочему объёму замкнутого пространства. Кратность воздухообмена — так называют этот показатель. Числовое значение показывает, сколько раз в течение установленного периода происходит полная смена внутренней атмосферы помещения; размерность характеристики — 1/час. Определяют кратность воздухообмена по формуле: N =L/Р, где Р — объём расчётного пространства, м3.

Общие требования к вентиляционной системе

Существует ряд требований к вентиляции, которые нужно соблюдать для правильной работы:

  • Надежность несущих конструкций, на которые будет устанавливаться вентиляционная система. Они должны быть устойчивы к вибрациям.
  • Стыки не должны находиться в стенах или перегородках.
  • Все детали перед установкой необходимо очищать от грязи, ржавчины и других инородных веществ.
  • Легкая эксплуатация, доступ к системе в случае поломки.
  • Вентиляционная система должна быть расположена согласно противопожарным нормам.
  • Желателен низкий уровень шума, а лучше его отсутствие.
  • Легкость в управлении и компактные размеры.

Существуют правила, чего не стоит делать, и ориентированы они на пользователей систем. Это:

  1. Нарушение целостности всех элементов.
  2. Закрытие отверстий, которые отвечают за вход и выход воздуха.
  3. Отключение вентиляции во время пожара.
  4. Отключение всех составляющих во время ремонтных работ.

Как измеряются и рассчитываются показатели?

Расчет необходимой влажности ведется по формуле:

L = n×V, где:

  • V – это объем площади;
  • n – это кратность, установленная в СНИПах и ГОСТах.

Для расчета объема помещения используют формулу:

V (м³) = A×B×H, где:

  • А – ширина в метрах;
  • В – длина;
  • Н – высота.

Следом, в зависимости от типа помещения и предназначения комнаты, в таблице кратности берется нужный показатель и умножается на объем.

Например, V= 5(м) × 4(м) × 10 (м): объем помещения составляет 200 м³. Далее определяется воздухообмен по кратности. На примере комнаты для курения: L = 10 (кратность комнаты для курения) × 200. Получается 2000 м³.

Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий

По правилам СНиП, выделяемые в промышленном помещении любые неблагоприятные элементы, такие как влага и тепло принимаются из расчетов технологической части проектной документации.

Если такие данные отсутствуют в технологических нормах проектирования, количество производственных вредных веществ, выделяемых в помещении, допускается принимать, исходя из натуральных собранных фактов исследования. Также искомое значение обозначено в паспортных бумагах приобретенной специализированной техники.

Выбросы токсичных веществ в пространство происходят через сосредоточенные и рассредоточенные устройства общеобменной вентиляционной системы.

Расчет выбрасываемых веществ, должен предусматривать их количество, не превышающее:

  1. Максимального значения для города и населенных пунктов.
  2. Показатели максимального количества в воздухе, которое проникает внутрь жилых построек сквозь окошки по принципу натуральной вентиляции, (30% от нормы установленного лимита количества концентрации вредных, токсичных веществ в рабочей зоне).

Определение коэффициента рассеивания в рабочее пространство токсичных элементов, находящихся на момент выброса в системе, входят в состав вентиляционного проекта предприятия. Так, согласно стандартам, в помещениях промышленного назначения, при условии объема воздуха на одного субъекта – 20 м3 необходимо учесть процесс подачи наружного воздуха. Так в общем количестве он должен составлять до 30 м3\ч для каждого, находящегося в помещении субъекта. Если же, на одного человека приходятся более 20 м3, количество подаваемого снаружи воздуха должен составлять не меньше 20 м3\ч для каждого субъекта.

При создании проекта рабочей зоны промышленного производственного назначения, в которых отсутствует естественное проветривание, при этом с подачей в них наружного воздуха только по средствам существующей механической вентиляции, общее количество воздуха должно составлять не менее 60 м3/ч на одного субъекта. Показатель может варьироваться в пределах табличных данных, но при этом составлять не менее одного кратного потока воздухообмена в час.

Если расчетный показатель кратности воздуха составляет меньше табличной, и при этом используется рециркуляция, объем подачи наружного потока может быть меньше 60 м3/ч для одного субъекта, но не менее 15-20 % общего потока воздухообмена в системе.

3. Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1. биоэфлюенты: Загрязняющие вещества, поступающие от людей, домашних животных, птиц и т.п., такие как запах, углекислый газ, твердые частицы поверхности кожи, волосы и т.п.

3.2. вентиляция: Организованный обмен воздуха в помещениях для обеспечения параметров микроклимата и чистоты воздуха в обслуживаемой зоне помещений в пределах допустимых норм.

3.3. вентиляция естественная: Организованный обмен воздуха в помещениях под действием теплового (гравитационного) и/или ветрового давления.

3.4. вентиляция механическая (искусственная): Организованный обмен воздуха в помещениях под действием давления, создаваемого вентиляторами.

3.5. воздух наружный: Атмосферный воздух, забираемый системой вентиляции или кондиционирования воздуха для подачи в обслуживаемое помещение и/или поступающий в обслуживаемое помещение за счет инфильтрации.

3.6. воздух приточный: Воздух, подаваемый в помещение системой вентиляции или кондиционирования и поступающий в обслуживаемое помещение за счет инфильтрации.

3.6. воздух удаляемый (уходящий): Воздух, забираемый из помещения и больше в нем не используемый.

3.7. вредные (загрязняющие) вещества: Вещества, для которых органами санэпиднадзора установлена предельно допустимая концентрация (ПДК).

3.8. вредные выделения: Потоки теплоты, влаги, загрязняющих веществ, поступающие в помещение и отрицательно влияющие на параметры микроклимата и чистоту воздуха.

3.10. допустимое качество воздуха в помещениях (чистота воздуха): Состав воздуха, в котором, в соответствии с определением полномочных органов, концентрация известных загрязняющих веществ не превышает ПДК и к которому не имеют претензии более 80 % людей, подвергаемых его воздействию.

3.11. допустимые параметры микроклимата: Сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, умеренное напряжение механизмов терморегуляции, не вызывающих повреждений или нарушений состояния здоровья.

3.12. запах: Ощущение, возникающее при воздействии газов, жидкостей либо частиц в воздухе на рецепторы слизистой оболочки носа.

3.13. инфильтрация: Неорганизованное поступление воздуха в помещение через неплотности в ограждениях здания под действием теплового и/или ветрового давления и/или вследствие работы механической вентиляции.

3.14. концентрация: Отношение количества (массы, объема и т.п.) одного компонента к количеству (массе, объему и т.п.) смеси компонентов.

3.15. место постоянного пребывания людей в помещении: Место, где люди находятся более 2 ч непрерывно.

3.16. микроорганизмы: Бактерии, грибки и одноклеточные.

3.17. микроклимат помещения: Состояние внутренней среды помещения, характеризуемое следующими показателями: температурой воздуха, радиационной температурой, скоростью движения и относительной влажностью воздуха в помещении.

3.18. обслуживаемая зона (зона обитания): Пространство в помещении, ограниченное плоскостями, параллельными ограждениям, на высоте 0,1 и 2,0 м над уровнем пола, но не ближе чем 1,0 м от потолка при потолочном отоплении; на расстоянии 0,5 м от внутренних поверхностей наружных стен, окон и отопительных приборов; на расстоянии 1,0 м от раздающей поверхности воздухораспределителей.

3.19. отсос местный: Устройство для улавливания вредных и взрывоопасных газов, пыли, аэрозолей и паров у мест их образования, присоединяемое к воздуховодам систем местной вентиляции и являющееся, как правило, составной частью технологического оборудования.

3.20. очистка воздуха: Удаление из воздуха загрязняющих веществ.

3.21. помещение, не имеющее выделений вредных веществ: Помещение, в котором выделяются в воздух вредные вещества в количествах, не создающих концентраций, превышающих ПДК в воздухе обслуживаемой зоны.

3.22. помещение с постоянным пребыванием людей: Помещение, в котором люди находятся не менее 2 ч непрерывно или б ч суммарно в течение суток.

3.23. помещение с массовым пребыванием людей: Помещение (залы и фойе театров, кинотеатров, залы заседаний, совещаний, лекционные аудитории, рестораны, вестибюли, кассовые залы, производственные и т.п.) с постоянным или временным пребыванием людей (кроме аварийных ситуаций) числом более 1 чел. на 1 м2 помещения площадью 50 м2 и более.

3.24. рециркуляция воздуха: Подмешивание воздуха помещения к наружному воздуху и подача этой смеси в данное или другие помещения.

Методы расчета для помещений жилого дома

Приток необходимого количества воздуха в жилых помещениях в зависимости от типа комнаты может обеспечиваться через автономные воздушные клапана в стенах с регулируемыми параметрами открывания, форточки, двери, фрамуги и окна

Специалисты обращают внимание проектировщиков на то, что при расчете показателей полной замены воздуха в жилых комнатах, необходимо учитывать ряд параметров, среди которых:

  • назначение помещения;
  • количество постоянно находящихся в сооружении людей;
  • температура и влажность воздуха в помещении;
  • количество работающих электрических приборов и норма выделяемого ими тепла;
  • тип естественной вентиляции и обеспечиваемые им показатели кратности замены кислорода в течение 1 ч.

Для создания комфортных условий согласно нормам СП 54.13330.2016 величина воздухообмена должна составлять:

  1. При площади помещения, приходящегося на 1 человека в размере менее 20 м² для детских комнаты в квартире, спален, гостиных и общих помещений подача воздуха должна составлять 3 м³/ч на 1 м² площади каждой из комнат.
  2. При общей площади в расчете на одного человека превышающей 20 м², интенсивность воздухообмена должна составлять 30 м³/ч на 1 человека.
  3. Для кухни, оснащенной электрической плитой минимальные показатели подачи кислорода не могут быть меньше 60 м³/ч.
  4. Если на кухне используется газовая плита, минимальное значение нормы воздухообмена увеличивается до 80-100 м³/ч.
  5. Нормативные показатели кратности воздухообмена для вестибюлей, лестничных клеток и коридоров составляет 3 м³/ч.
  6. Параметры воздухообмена несколько возрастают при увеличении влажности и температуры в помещении и составляют для сушильных, гладильных и постирочных комнат 7 м³/ч.
  7. При организации в жилом помещении ванной и уборной, расположенных отдельно друг от друга, норма воздухообмена должна быть не меньше 25 м³/ч, при совмещенном расположении санузла и ванной комнаты, этот показатель увеличивается до 50 единиц.

Учитывая то, что при готовке помимо пара образуется ряд летучих соединений с содержанием масла и гари, при организации системы воздухообмена на кухне необходимо исключить попадание этих веществ в пространство жилых комнат. Для этого воздух кухонного помещения за счет создания тяги в вентиляционном канале, высотой не менее 5 м и использования специального вытяжного зонта удаляется наружу. Такой тип организации ротации воздушных масс обеспечивает устранение и избыточного количества тепла. Однако во избежание попадания отработанного воздуха в квартиры, расположенные на верхних этажах при строительстве сооружения выполняется воздушный затвор, обеспечивающий изменение направления воздушного потока.

Ссылка на основную публикацию